(57)【要約】【課題】  共鳴カップリングによってエックス線を入射するエックス線導波路において、エックス線の導入効率の高いエックス線導波路を提供する。【解決手段】  共鳴カップリングによってエックス線を導入するエックス線導波路であって、コアとクラッドからなり、全反射により入射したエックス線を前記コアに閉じ込めてエックス線を導波するエックス線導波部位と、前記クラッドの表面で反射した反射エックス線を透過する反射エックス線透過領域と、前記透過した反射エックス線を反射して、再度クラッドの表面に反射エックス線を到達させるエックス線反射部位と、前記反射エックス線透過領域から直接外部へエックス線が出射するのを防止する反射エックス腺出射防止部位を有するエックス線導波路。【選択図】  図１
2013050334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共鳴カップリングによってエックス線を導入するエックス線導波路であって、エックス線を導波させるためのコアと、前記コアに前記エックス線を閉じ込めるためのクラッドからなり、前記コアと前記クラッドの界面での全反射の際に入射したエックス線を前記コアに閉じ込めてエックス線を導波するエックス線導波部位と、前記全反射によって前記クラッドの表面で反射した反射エックス線を透過する反射エックス線透過領域と、前記反射エックス線透過領域を透過した前記反射エックス線を反射して、再度クラッドの表面に前記反射エックス線を到達させるエックス線反射部位と、前記反射エックス線透過領域から直接外部へエックス線が出射するのを防止する反射エックス腺出射防止部位を有することを特徴とするエックス線導波路。
【請求項２】
前記エックス線を導波するエックス線導波部位と、前記エックス線導波部位に隣接して設けられた反射エックス線透過領域と、前記反射エックス線透過領域に隣接して設けられたエックス線反射部位と、前記反射エックス線透過領域中に設けられた反射エックス腺出射防止部位を有することを特徴とする請求項１に記載のエックス線導波路。
【請求項３】
前記エックス線導波部位と対向する位置にエックス線反射部位を有することを特徴とする請求項１または２に記載のエックス線導波路。
【請求項４】
前記反射エックス線透過領域が有機物、炭素、ホウ素化合物または酸化ケイ素からなることを特徴とする請求項１または２に記載のエックス線導波路。
【請求項５】
前記エックス線導波部位が、エックス線を導波させるためのコアと、前記コアにエックス線を閉じ込めるためのクラッドとを備え、前記コアは、屈折率実部が異なる複数の物質を含む周期構造を有し、前記クラッドは、前記コアと前記クラッドの界面での全反射臨界角が前記コアの周期構造の周期性に起因するブラッグ角よりも大きくなるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかの項に記載のエックス線導波路。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載のエックス線導波路の製造方法であって、エックス線導波部位を形成する工程と、前記エックス線導波部位に隣接して反射エックス線透過領域を形成する工程と、前記エックス線導波部位および前記反射エックス線透過領域に隣接して反射エックス線出射防止部位を形成する工程と、前記反射エックス線透過領域に隣接してエックス線反射部位を形成する工程とを有することを特徴とするエックス線導波路の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれかに記載のエックス線導波路の製造方法であって、エックス線導波部位を形成する工程と、前記エックス線導波部位に隣接して反射エックス線出射防止部位を形成する工程と、前記エックス線導波部位および前記反射エックス線出射防止部位に隣接して反射エックス線透過領域を形成する工程と、前記反射エックス線透過領域に隣接してエックス線反射部位を形成する工程とを有することを特徴とするエックス線導波路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エックス線導波路およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エックス線は、医療、非破壊検査、結晶構造解析等の分野で広く利用されている。エックス線のような数１０ｎｍ以下の短い波長の電磁波に対する異物質間の屈折率差は１０−５以下程度と小さいため、このような電磁波をコントロールするためには、大型の空間光学系が主に用いられる。このような大型の空間光学系に対し、最近、光学系の小型化、高機能化を目指し、薄膜や多層膜中に電磁波を閉じ込めて伝播させる、エックス線導波路の研究が行われている。
【０００３】
このエックス線導波路へのエックス線の入射方法には、例えばフロントカップリング法や、共鳴カップリング法等のいくつかの方法がある。そして、導波路は、用いる入射方法に適応した構造に設計、製造され使用される。
【０００４】
これらの入射方法のうち、共鳴カップリング法は、エックス線が導波路表面で全反射される条件において、その一部が、導波路中に導入される方法である。この共鳴カップリング法は、他の方法と比較して、導波するエックス線のモード選択性が高い。つまり、例えばエックス線のエネルギー、入射角度を変化させることにより、位相の揃ったエックス線を選択的に導波、出射することが比較的に容易であるという特徴を有する。非特許文献１には、共鳴カップリング法でエックス線を入射するエックス線導波路が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｂ，Ｖｏｌｕｍｅ  ６２，１６９３９（２０００）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
共鳴カップリング法でエックス線を入射するエックス線導波路は、上述のような特長を有する。一方、その入射は、エックス線が導波路表面で全反射される条件において行われるために、大部分の入射エックス線は、導波路表面で反射されることとなる。そのため、入射エックス線の導入効率は十分でないために更なる改良が求められていた。
【０００７】
本発明は、この様な背景技術に鑑みてなされたものであり、共鳴カップリングによってエックス線を入射するエックス線導波路において、エックス線の導入効率の高いエックス線導波路およびその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するエックス線導波路は、共鳴カップリングによってエックス線を導入するエックス線導波路であって、エックス線を導波させるためのコアと、前記コアに前記エックス線を閉じ込めるためのクラッドからなり、前記コアと前記クラッドの界面での全反射の際に入射したエックス線を前記コアに閉じ込めてエックス線を導波するエックス線導波部位と、前記全反射によって前記クラッドの表面で反射した反射エックス線を透過する反射エックス線透過領域と、前記反射エックス線透過領域を透過した前記反射エックス線を反射して、再度クラッドの表面に前記反射エックス線を到達させるエックス線反射部位と、前記反射エックス線透過領域から直接外部へエックス線が出射するのを防止する反射エックス腺出射防止部位を有することを特徴とする。
【０００９】
上記の課題を解決するエックス線導波路の製造方法は、上記のエックス線導波路の製造方法であって、エックス線導波部位を形成する工程と、前記エックス線導波部位に隣接して反射エックス線透過領域を形成する工程と、前記エックス線導波部位および前記反射エックス線透過領域に隣接して反射エックス線出射防止部位を形成する工程と、前記反射エックス線透過領域に隣接してエックス線反射部位を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
また、上記の課題を解決するエックス線導波路の製造方法は、上記のエックス線導波路の製造方法であって、エックス線導波部位を形成する工程と、前記エックス線導波部位に隣接して反射エックス線出射防止部位を形成する工程と、前記エックス線導波部位および前記反射エックス線出射防止部位に隣接して反射エックス線透過領域を形成する工程と、前記反射エックス線透過領域に隣接してエックス線反射部位を形成する工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、共鳴カップリングによってエックス線を入射するエックス線導波路において、エックス線の導入効率の高いエックス線導波路およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のエックス線導波路の一実施態様を示す模式図である。
【図２】本発明のエックス線導波路のエックス線導波部位を表す概略図である。
【図３】導波モードの基本波が真空中で進行する有効伝搬角度を表す説明図である。
【図４】本発明のエックス線導波路の他の実施態様を示す模式図である。
【図５】実施例１のエックス線導波路の反射エックス線透過領域の厚さと、エックス線導入回数の関係を示す図である。
【図６】実施例１のエックス線導波路のエックス線導入効率と、反射エックス線出射防止部位の位置の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
本発明に係るエックス線導波路は、共鳴カップリングによってエックス線を導入するエックス線導波路であって、エックス線を導波させるためのコアと、前記コアに前記エックス線を閉じ込めるためのクラッドからなり、前記コアと前記クラッドの界面での全反射の際に入射したエックス線を前記コアに閉じ込めてエックス線を導波するエックス線導波部位と、前記全反射によって前記クラッドの表面で反射した反射エックス線を透過する反射エックス線透過領域と、前記反射エックス線透過領域を透過した前記反射エックス線を反射して、再度クラッドの表面に前記反射エックス線を到達させるエックス線反射部位と、前記反射エックス線透過領域から直接外部へエックス線が出射するのを防止する反射エックス腺出射防止部位を有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明のエックス線導波路の構成は、エックス線を導波するエックス線導波部位と、前記エックス線導波部位に隣接して設けられた反射エックス線透過領域と、前記反射エックス線透過領域に隣接して設けられたエックス線反射部位と、前記反射エックス線透過領域中に設けられた反射エックス腺出射防止部位を有することが好ましい。
【００１６】
本発明のエックス線導波路の構成について、図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は本発明のエックス線導波路の一実施態様を示す模式図である。図中において、１０００はエックス線導波部位である。このエックス線導波部位は、エックス線を導波するためのコア１００２と、全反射によってコアにエックス線を閉じ込めるためのクラッド１００４とから構成される。このクラッドの表面で全反射される条件で入射されるエックス線１０１０は、クラッドの表面で全反射される際に、コアの構造に対応して許容される導波モードのエックス線を生成しうるエックス線が選択的にコアに導入される。同図中、エックス線の入射角度を１０１５、クラッドの表面で反射されたエックス線を１０２０、コアに導入されたエックス線を１０３０で表す。この反射されたエックス線１０２０は、エックス線導波部位に隣接して設けられた反射エックス線透過領域１０４０を通って、反射エックス線透過領域１０４０に隣接して設けられたエックス線反射部位１０５０に達する。そしてエックス線反射部位１０５０の表面で反射され、反射エックス線透過領域を通って再びクラッド表面に到達する。
【００１８】
一方で、反射エックス線透過領域のみを通って、入射端と反対側の端部から出射するエックス線１０６０は、反射エックス線透過領域中に配置された反射エックス線出射防止部位１０７０によって遮られる。反射エックス線透過領域中で反射を繰り返す反射エックス線が外部へ出射するのを防止する。１０３１はコアに導入されたエックス線を表す。このことによって、共鳴カップリング法を用いて選択的に導波するエックス線１０９０に混じって、選択されていないエックス線が出射され、出射エックス線の位相が乱れることを防止することができる。
【００１９】
本発明では、従来の共鳴カップリング法では、一度であった入射されるエックス線のコアへの導入機会を、複数回とすることによって、エックス線の導入効率を向上させることができる。同時に、反射エックス線出射防止部位を設置することにより、共鳴カップリング法の特徴である、位相の揃ったエックス線を選択的に導波、出射できる特長を有する。
【００２０】
以下に、本発明の実施形態について項目に分類して説明する。
【００２１】
（１−１）エックス線について
本発明におけるエックス線とは、物質の屈折率実部が１以下となるエックス線帯域の電磁波を意味する。このエックス線帯域の電磁波とは、具体的には、極端紫外光（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ（ＥＵＶ）光）を含む１００ｎｍ以下の波長の電磁波を指す。
【００２２】
このような短い波長の電磁波は、周波数が高く物質の最外殻電子が応答できないために、可視光や赤外線と異なり、物質の屈折率の実部が１より小さくなることが知られている。このエックス線帯域の電磁波に対する物質の屈折率ｎは一般的に複素数で表されるが、その実部を本明細書中では屈折率実部または屈折率の実部と称し、虚部を屈折率虚部または屈折率の虚部と称する。
【００２３】
（１−２）共鳴カップリングについて
本発明における共鳴カップリングは、エックス線がクラッド表面で全反射される条件において、その一部が、コア中に導入されることを特徴とするエックス線の導入方法である。エックス線は、下記の（１）式で与えられる臨界角よりも小さい角度でクラッドに入射された時にクラッド表面で全反射する。
θＣ＝ｓｉｎ−１（２（ｎ１−ｎ２）／ｎ１）１／２      （１）
ここで、θＣは臨界角、ｎ１はクラッドに入射する際の入射元の媒質の屈折率、ｎ２はクラッドの屈折率である。
【００２４】
共鳴カップリング法は、他の方法と比較して、導波路中に導入され、導波するエックス線のモード選択性が高い。そのため、本発明の入射法を用いることで、例えば、所望の特性を持つエックス線を選択的に導波、出射することが可能となる。
【００２５】
（１−３）エックス線導波路について
本発明に係るエックス線導波路は、物質の屈折率実部が１以下となる波長帯域のエックス線を導波させるための導波路であり、エックス線導波部位、反射エックス線透過領域、エックス線反射部位、反射エックス線出射防止部位から構成される。
【００２６】
（１−４）エックス線導波部位について
本発明に係るエックス線導波部位は、エックス線を導波させるためのコアと、前記コアに前記エックス線を閉じ込めるためのクラッドからなり、前記コアと前記クラッドの界面での全反射によりエックス線を前記コアに閉じ込めてエックス線を導波するものである。
【００２７】
コアとクラッドの界面での全反射によりエックス線をコアに閉じ込めてエックス線を導波させるために、このエックス線導波部位は、コアとクラッドの界面付近におけるコアの屈折率実部がクラッドの屈折率実部より大きい必要がある。電子密度の大きい物質ほど屈折率の実部が小さくなることが知られていることから、コアに用いられる材料の電子密度は、クラッドに用いられる材料の電子密度より小さい必要がある。
【００２８】
（１−４−１）クラッドについて
クラッドに用いられる材料の具体的な例としては、密度の大きな金属が挙げられる。さらに具体的には、Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｗ，Ｔａ，Ｈｇ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｐｂ，Ｍｏの単体、またはこれらの元素を含む材料が挙げられる。このような材料を用いたクラッドは、スパッタリング、蒸着等によって形成することができる。このクラッドの厚さは、材料によって異なるが、コアにエックス線を十分に閉じ込められる程度に厚く、共鳴カップリングによってコアに導入可能な程度に薄いことが好ましい。厚さとしては、１ｎｍから１００ｎｍ、好ましくは１ｎｍから５０ｎｍ程度である。クラッドについては、エックス線導波部位上で膜厚分布をもって形成することも好ましく行われる。例えば、共鳴カップリングを積極的に行わせる領域において膜を薄く形成して導入効率を向上させつつ、その他の領域では、膜を厚く形成してエックス線の閉じ込め効果を高めることが好ましく行われる。
【００２９】
（１−４−２）コアについて
コアに用いられる材料の具体的な例としては、有機物、炭素、酸化物、ホウ素、ベリリウム、およびこれらを含んだ材料等を挙げることができる。さらに具体的には、ポリマー、炭素、四ホウ化炭素、酸化ケイ素、金属酸化物等を挙げることができる。またこれらの材料を多孔材料とすることで、密度を低下させることも好ましく行われる。
【００３０】
（１−４−３）コアに周期構造を持つエックス線導波部位について
本発明に係るエックス線導波部位として、コアが、屈折率実部が異なる複数の物質が周期的に配列された周期構造からなるエックス線導波部位が好ましく用いられる。このエックス線導波部位においては、コア領域中のエックス線の導波方向に垂直な面内の特定の方向において、エックス線の電場強度分布または磁場強度分布の腹または節の数が、特定の方向における周期構造の周期数以上である導波モードが存在する。
【００３１】
エックス線に対して屈折率実部が最大となる場合は真空中をエックス線が伝播する場合であるが、一般的環境下では気体でないほぼすべての物質に対して空気の屈折率実部が最大となる。本発明において屈折率実部が異なる複数の物質とは多くの場合電子密度が異なる二種以上の物質である。
【００３２】
本発明におけるエックス線導波部位は、コアとクラッドの界面での全反射によりエックス線をコアに閉じ込めてエックス線を導波させる。この全反射を実現するために、コアとクラッドの界面付近におけるコアの屈折率実部がクラッドの屈折率実部より大きい。
【００３３】
本発明のエックス線導波部位のコアは、屈折率実部の異なる少なくとも２種以上の物質による周期構造であることにより、導波モードの位相制御、空間的な強度分布制御を行うことができる。周期構造は、１次元から３次元の周期構造であればよい。このような周期構造は、フォトリソグラフィーや電子ビームリソグラフィー、エッチングプロセス、積層や貼り合わせ等の従来の半導体プロセスによっても作製可能である。また、周期構造を形成する屈折率実部が異なる複数の物質のうち少なくとも一つの物質が酸化物であることにより、酸化による劣化などを防ぐことができる。酸化物を用いた半導体プロセスの適用により酸化物をもつ周期構造を作成することも可能である。
【００３４】
また周期構造を形成する材料として、通常の半導体プロセスとは異なる、自己組織的な形成メカニズムにより作製されるメソ構造体膜等を用いてもよい。ここで、本発明におけるメソ構造体膜は、１−３次元的な構造周期を持つ、（Ａ）メソポーラス膜、および（Ｂ）メソポーラス膜の孔が主に有機化合物で充填されたもの、（Ｃ）ラメラ構造を持つメソ構造体膜を意味する。
【００３５】
（Ａ）メソポーラス膜について
規則的に配列した径が２から５０ｎｍの細孔を有する多孔質材料で、壁部の材料は特に限定されるものではないが、その例としては、製造可能性、周期構造体膜を屈折率実部が異なる物質より構成するという観点から、無機酸化物、炭素、有機化合物が挙げられる。無機酸化物の例としては、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛を挙げることができる。また、有機化合物の例としては、有機高分子化合物を挙げることができる。壁部の表面は、必要に応じて修飾されていてよい。たとえば、水の吸着を抑制するために、疎水性の分子を修飾してもよい。
【００３６】
（Ｂ）メソポーラス膜の孔が主に有機化合物で充填されたものについて
壁部の材料については、（Ａ）の項に記載したものと同様のものを使用することができる。孔を充填する物質については、有機化合物を主とするものであれば特に制限されるものではない。この「主」の意味としては、体積比で５０％以上を意味する。この有機化合物の例としては、界面活性剤や、分子集合体の形成機能を有する部位が、壁部を形成する材料または壁部を形成する材料の前駆体と結合している材料が挙げられる。この界面活性剤の例としては、（Ａ）の項で記載した界面活性剤を挙げることができる。また分子集合体の形成機能を有する部位が壁部を形成する材料、または、壁部を形成する材料の前駆体と結合している材料の例としては、アルキル基を有するアルコキシシラン、アルキル基を有するオリゴシロキサン化合物を挙げることができる。このアルキル鎖の鎖長の例としては、炭素数で１０から２２が挙げられる。
【００３７】
孔の内部には、必要に応じて、または、使用する材料、工程の結果として水、有機溶媒、塩等が含まれていてよい。この有機溶媒の例としては、アルコール、エーテル、炭化水素が挙げられる。
【００３８】
（Ｃ）ラメラ構造を持つメソ構造体膜について
本発明のメソ構造体膜には、（Ａ）、（Ｂ）に加えてラメラ構造のメソ構造体膜を含む。このラメラ構造の例としては、（Ｂ）に記載した壁部の材料からなる層と、同じく（Ｂ）に記載した孔を充填する物質からなる層が積層したラメラ構造体を挙げることができる。これら（Ａ）、（Ｂ）の二種類の材料（物質）は、所望の特性を得るために、必要に応じて化学結合によって結合されていても良い。この結合されている化合物の例としては、トリアルコキシアルキルシランを挙げることができる。
【００３９】
本発明のエックス線導波部位は、コアとクラッドとの界面における全反射によりエックス線を周期構造体であるコアの中に閉じ込めて導波モードを形成し、エックス線を伝搬させる。そして、そのコアとクラッドの界面での全反射臨界角が、その周期構造の周期性に起因するブラッグ角よりも大きいことを特徴とする。
【００４０】
図２は、本発明のエックス線導波路のエックス線導波部位を表す概略図である。図２に示すエックス線導波部位は、クラッド２００２とクラッド２００３の間にコア２００１が挟まれた形態である。低屈折率実部をもつ物質の層２００６と高屈折率実部をもつ物質の層２００５によりなる基本構造２００４が、積層されたものがコア２００１を構成している。２００７がクラッドとコアの界面における全反射臨界角、２００８がブラッグ角、さらに周期構造が多層膜である場合、２００９が基本構造中の物質界面における全反射臨界角を表す。
【００４１】
図２中において、クラッドとコアの界面における全反射臨界角θｃ−ｔｏｔａｌ、多層膜中の基本構造をなす各層の界面での全反射臨界角θｃ−ｍｕｌｔｉ、多層膜の周期性に起因するブラッグ角θＢの例を示してある。本明細書中ではこれらの角度は、膜の面に平行な方向から測られるものとする。図中の矢印エックス線の進行方向を示す。
【００４２】
クラッドとコアの界面におけるクラッド側の物質の屈折率実部をｎｃｌａｄ、コア側の物質の屈折率実部をｎｃｏｒｅとした場合の、膜の面に平行な方向からの全反射臨界角θｃ−ｔｏｔａｌ（°）は、ｎｃｌａｄ＜ｎｃｏｒｅとして、下記の式（２）
【００４３】
【数１】
2013050334.tif 000003
【００４４】
で表される。
【００４５】
コアの周期構造の周期をｄ、コアである周期構造の平均屈折率実部をｎａｖｇとした場合、コア中での多重回折の有無に関わらず次の式（３）のようにおおよそのブラッグ角θＢ（°）が定義される。
【００４６】
【数２】
2013050334.tif 000004
【００４７】
ｍは定数、λはエックス線の波長である。
【００４８】
本発明のエックス線導波部位を構成している物質の物性パラメータ、導波部位の構造パラメータ、およびエックス線の波長は、次の式（４）を満たすように設計されているものとする。
【００４９】
【数３】
2013050334.tif 000005
【００５０】
このことにより、周期構造であるコアがもつ周期性に起因するブラッグ角付近などの有効伝搬角度をもつ導波モードを、常にクラッドによりコアに閉じ込め、エックス線の伝搬に寄与させることができる。ここで、本明細書中において有効伝搬角度θ’（°）は、膜の面に平行な方向から測られる角度であり、導波モードの伝搬方向の波数ベクトル（伝搬定数）ｋｚ、真空中の波数ベクトルｋ０を用いて下記の式（５）で表される。連続条件によりｋｚは各層の界面で一定なので、図３に示すように、導波モードの基本波の伝搬定数ｋｚと真空中の波数ベクトルｋ０との間で定義される角度で、導波モードの基本波が真空中で進行する角度を、有効伝搬角度θ’（°）は表している。これは近似的にコア中での導波モードの基本波の伝搬角度を表すと考えることができるため、今後の説明に用いることとする。
【００５１】
【数４】
2013050334.tif 000006
【００５２】
本発明のエックス線導波部位は、周期構造を多層膜として構成し、前記多層膜をなす各層の界面における全反射臨界角が、前記多層膜の周期性に起因するブラッグ角よりも小さくなるような前記複数の物質により前記多層膜が構成されているものとすることができる。
【００５３】
本発明のコアをなす多層膜は、屈折率実部の異なる複数の物質の膜が周期的に積層されたものであるが、隣り合う膜界面において屈折率実部の違いによる全反射臨界角が存在する。多層膜をなす異なる屈折率実部の物質が３種類以上ある場合には、全反射臨界角は複数存在する場合があるが、それらを総じてθｃ−ｍｕｌｔｉ（°）とする。
【００５４】
【数５】
2013050334.tif 000007
【００５５】
上記の式（６）のように、多層膜中の全反射臨界角が多層膜の周期性に起因するブラッグ角よりも小さい場合には、ブラッグ角付近以上の角度で多層膜中の界面に入射されるエックス線は全反射されず、部分的な反射または屈折を起こすこととなる。多層膜は複数の異なる屈折率実部の周期的に積層された膜により構成されているので、界面も積層方向に複数存在し、多層膜内部のエックス線はこれら界面において反射、屈折を繰り返すこととなる。本発明における多層膜は周期構造であるので、多層膜内部でのエックス線のこのような反射、屈折の繰り返しは多重干渉を引き起こす。その結果、多層膜の周期構造に共鳴できる条件をもつエックス線、すなわち多層膜内部で存在できる伝搬モードが形成され、本発明のエックス線導波部位構造のコア中に導波モードが形成されることになる。これを周期共鳴導波モードと称する。
【００５６】
このような周期共鳴導波モードはそれぞれ有効伝搬角度をもち、最も小さな有効伝搬角度をもつ周期共鳴導波モードの有効伝搬角度は多層膜のブラッグ角付近に現れることになる。周期共鳴導波モードは周期構造の周期性に共鳴するモードなので、本明細書中では周期共鳴導波モードと称することとする。これは多層膜を周期数無限のフォトニック結晶として考えた場合の最低次バンドを満たす伝搬モードに相当し、この伝搬モードがクラッドとコアとの界面での全反射により閉じ込められたものとなる。
【００５７】
現実の周期構造では、その周期数は有限であるため、そのフォトニックバンド構造は無限周期の周期構造のフォトニックバンド構造からずれてくるが、周期数が増えるほど導波モードの特性は無限周期のフォトニックバンド上のそれに近づくことになる。また、ブラッグ角は周期共鳴導波モードの有効伝搬角度よりやや大きい角度となるが、このブラッグ反射は周期性によるフォトニックバンドギャップの効果により引き起こされる。エックス線のエネルギーが一定として導波モードの有効伝搬角度を考えた場合、角度で見た場合のフォトニックバンドギャップ端の角度に相当する角度付近をもつ二つの導波モードが形成されることによる。これらのうち低角度側の有効伝搬角度をもつ導波モードが、最低次の周期共鳴導波モードである。周期共鳴導波モードの電場強度の空間的分布中で、電場強度の腹の数は基本的に、多層膜の周期数と一致する。高次のブラッグ角に相当する有効伝搬角度をもつ、高次の周期共鳴導波モードの腹の位置は、基本的に周期構造の周期数の２以上の自然数倍となる。
【００５８】
また有限の周期数をもつ多層膜においては、上記のような周期共鳴導波モードのもつ有効伝搬角度以外の角度をもつ導波モードも存在し得る。これらは周期共鳴導波モードではなくコアである多層膜全体を、屈折率実部が平均化された均一媒質として考えた場合に存在する導波モードで、その特性に基本的には多層膜の周期性の影響は少ない。一方、本発明のエックス線導波部位の構成で実現される周期共鳴導波モードでは、周期構造の周期数が増えるほど、より多層膜であるコアの中心へ電場が集中し、クラッドへの染み出しも少なくなり、エックス線の伝搬損失が小さくなる。また、電場強度分布の包絡曲線はコアの中央に偏った形状となり、よりクラッドへのしみ出しによる損失が小さくなる。さらに、本発明のエックス線導波部位中で用いられる周期共鳴導波モードの位相は、周期構造の周期性の高い方向において、そろったものとなり、空間的なコヒーレンスを有することができる。本発明において導波モードの位相がそろうということは、導波方向に垂直な面内での電磁場の位相差が０であるということだけではなく、周期構造の空間的な屈折率分布に対応して電磁場の位相差が周期的に−πと＋πの間で変化していることをも意味する。本発明における周期共鳴導波モードは、導波方向に垂直な方向において、電場の位相が周期構造の周期と同じ周期で−πと＋πの間で変化しているものとなる。
【００５９】
（１−５）反射エックス線透過領域について
本発明のエックス線導波路は、エックス線透過部位のクラッドとエックス線反射部位との間に反射エックス線透過領域を有することを特徴とする。反射エックス線透過領域は、エックス線導波部位に隣接して設けられ、入射したエックス線の中のクラッドの表面で反射した反射エックス線を透過する。本発明のエックス線導波路に入射されたエックス線は、クラッド表面において全反射される。その反射されたエックス線は、反射エックス線透過領域を透過して、エックス線反射部位によって反射され、再びクラッド表面に到達する。このことよって、入射されたエックス線は、コア中へ導入される機会を増大されることによって、高効率で導入されることとなる。
【００６０】
このため、反射エックス線透過領域は、高いエックス線透過率をもつことが好ましい。真空や空気等のガスで満たされた状態は透過率の観点から好ましい。一方、クラッドとエックス線反射部位の間の距離を制御するという観点からは、固体の材料が好ましい。この固体材料の具体的な例としては、有機物、炭素、酸化物、ホウ素、およびこれらを含んだ材料を挙げる。さらに具体的には、ポリマー、炭素、四ホウ化炭素、酸化ケイ素、金属酸化物を挙げることができる。またこれらの材料を有孔材料とすることで、密度を低下させることも好ましく行われる。好ましくは有機物、炭素、ホウ素化合物または酸化ケイ素からなることが望ましい。
【００６１】
この反射エックス線透過領域の厚さは、必要な量のエックス線の入射を可能とする程度に大きく、エックス線反射部位において反射されたエックス線がクラッド表面に再び到達できる程度に小さい値が好ましく用いられる。例としては、１ｎｍから１０００ｎｍ、好ましくは５ｎｍから１００ｎｍが挙げられる。
【００６２】
この反射エックス線透過領域の形成方法としては、特に限定されるものではないが、材料に応じた一般的な製膜法が挙げられる。例えば、材料が高分子であれば、その高分子を溶媒に溶解、塗布することで形成することができる。真空や、空気等のガスであれば、スペーサーを導入し、残存する空間を、真空とする、ガスで満たすことにより形成することができる。酸化物であれば、ゾルゲル法等を用いて形成することができる。炭素、四ホウ化炭素等であれば、スパッタリング、蒸着等によって形成することができる。
【００６３】
（１−６）エックス線反射部位について
エックス線反射部位は、反射エックス線透過領域に隣接して設けられ、前記透過した反射エックス線を反射して、再度クラッドの表面に反射エックス線を到達させる。
【００６４】
本発明のエックス線導波路は、エックス線導波部位と対向する位置にエックス線反射部位を有する。この対向する位置とは、エックス線反射部位の少なくとも一部と、エックス線導波部位との位置関係が実質的に平行であることを意味する。このエックス線反射部位は、エックス線導波部位のクラッド表面で反射されたエックス線を反射することにより、再度クラッド表面にエックス線を到達させる機能を担う。
【００６５】
このエックス線反射部位に用いられる材料は、エックス線を効率的に反射するために、エックス線の全反射臨界角の大きな材料が好ましく用いられ、具体的には、密度の大きな金属が挙げられる。さらに具体的には、Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｗ，Ｔａ，Ｈｇ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｐｂ，Ｍｏの単体、またはこれらの元素を含む材料が挙げられる。
【００６６】
このようなエックス線反射部位は、スパッタリング、蒸着等によって形成することができる。このエックス線反射部位の厚さは、材料によって異なるが、十分に高いエックス線反射率を示す厚さであればとくに制限はない。例としては、１ｎｍから１０００ｎｍ、好ましくは１０ｎｍから１００ｎｍが挙げられる。
【００６７】
このエックス線反射部位の設置位置としては、エックス線反射部位が入射エックス線を妨げない位置に設置されることが好ましい。具体的には、エックス線反射部位の入射端側の端部が、エックス線導波部位の入射端側の端部と同じか、それよりもエックス線の出射端側にあることが好ましい。例えば図１を用いて説明すると、エックス線反射部位１０５０の左端がエックス線導波部位１０００の左端と同じか、それより右側（エックス線の出射端側）の位置にあることが好ましい。
【００６８】
このエックス線反射部位は、エックス線反射部位として機能すると同時に、エックス線導波部位のクラッドとして機能してもよい。この概念を、図４を用いて説明する。図４は、本発明のエックス線導波路の他の実施態様を示す模式図である。図４においては、本発明のエックス線導波路であって、エックス線反射部位が、エックス線導波部位のクラッドとして機能している実施態様を示す。２０００は第一のエックス線導波部位であり、隣接する反射エックス線透過領域２０１０を挟んで、２０２０のエックス線反射部位が配置されている。このエックス線反射部位２０２０は、２０３０の第二のエックス線導波部位のクラッドとして機能しており、入射エックス線２０４０は、このクラッド表面で全反射しながら、その一部が２０５０のコア中に共鳴カップリングによって導入されることとなる。
【００６９】
（１−７）反射エックス線出射防止部位について
本発明の本発明のエックス線導波路は、反射エックス線透過領域中に設けられた反射エックス腺出射防止部位を有する。反射エックス腺出射防止部位は、反射エックス線透過領域中で反射を繰り返す反射エックス線が外部へ出射するのを防止する。
【００７０】
本発明のエックス線導波路は、共鳴カップリングによって、エックス線を導入することを特徴とする。この導入方法を用いることによって、他の方法と比較して、高いモード選択性をもってエックス線を導波することが可能となる。上述のように本発明のエックス線導波路における反射エックス線透過領域としては、高いエックス線透過率を持つ材料が好ましく用いられる。一方で、入射エックス線がこの反射エックス線透過領域を、全反射を繰り返すことで透過して出射されることとなれば、共鳴カップリングによってエックス線のモードの選択を容易としたにもかかわらず、選択されていないエックス線が同時に出射される。このことは、共鳴カップリングを用いてエックス線を導入することによる長所を減じることになる。そこで、本発明のエックス線導波路は、この反射エックス線透過領域中に反射エックス線出射防止部位を有することを特徴とする。このことにより、出射エックス線の選択性を保ちながら、導入効率を高めたエックス線導波路を提供することが可能とする。
【００７１】
反射エックス線出射防止部位の位置について記述する。この反射エックス線出射防止部位は、反射エックス線透過領域を反射を繰り返し透過したエックス線が、そのまま出射されることを防止するためのものである。そのために、この反射エックス線出射防止部位は、反射エックス線透過領域中に配置される。この反射エックス線透過領域中の反射エックス線出射防止部位の位置は、反射エックス線透過領域をエックス線が透過することによる導入効率の向上と、そのまま出射されることを防止することを両立させる位置に配置されることが好ましい。具体的には、入射端から５μｍ以上、好ましくは５０μｍ以上離れ、導波路長を超えない位置であり、最も好ましくは出射端に面した位置である。
【００７２】
反射エックス線出射防止部位の材料について説明する。反射エックス線出射防止部位は、反射エックス線透過領域の透過エックス線を遮蔽することを目的として設置される。そのために、エックス線透過率の低い、（密度の大きな）材料を用いることが好ましい。具体的な材料としては、金属が挙げられる。さらに具体的には、Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｗ，Ｔａ，Ｈｇ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｐｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｓｎ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｎｉの単体、またはこれらの元素を含む材料が挙げられる。このような反射エックス線出射防止部位は、スパッタリング、蒸着等によって形成することができる。この反射エックス線出射防止部位は、エックス線反射部位と一体のものとして形成されていてもよい。
【００７３】
この反射エックス線出射防止部位のエックス線導波方向における長さは、用いる材料において、エックス線を所望の程度低減するために必要な長さが用いられる。一方で、反射エックス線透過領域が、その効果を発揮するのに十分な長さを確保するために、この反射エックス線出射防止部位のエックス線導波方向における長さは、上述の必要な長さを超えれば、短いほうが好ましい。例としては、下限として１ｎｍ、上限の値としてエックス線導波方向における導波路の長さより５μｍを差し引いた値を挙げることができ、好ましくは、下限として５ｎｍ、上限の値としてエックス線導波方向における導波路の長さより５０μｍを差し引いた値が挙げられる。この上限の値の表現方法として、導波路の長さを用いて表現したのは、反射エックス線透過領域の長さを５μｍ、好ましくは、５０μｍ確保したいという意味を表現するためである。また、その厚さは、機能上、反射エックス線透過領域の厚さと同じか、またはより大きいことが好ましい。
【００７４】
（エックス線導波路の製造方法）
本発明に係るエックス線導波路の製造方法は、上記のエックス線導波路の製造方法であって、エックス線導波部位を形成する工程と、前記エックス線導波部位に隣接して反射エックス線透過領域を形成する工程と、前記エックス線導波部位および前記反射エックス線透過領域に隣接して反射エックス線出射防止部位を形成する工程と、前記反射エックス線透過領域に隣接してエックス線反射部位を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００７５】
また、本発明に係るエックス線導波路の製造方法は、上記のエックス線導波路の製造方法であって、エックス線導波部位を形成する工程と、前記エックス線導波部位に隣接して反射エックス線出射防止部位を形成する工程と、前記エックス線導波部位および前記反射エックス線出射防止部位に隣接して反射エックス線透過領域を形成する工程と、前記反射エックス線透過領域に隣接してエックス線反射部位を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００７６】
上記の製造方法において、各工程は、いずれの順序で形成されていてもよく、隣接関係は、最終的な位置関係に基づく。以下にその製造方法を工程ごとに説明する。
【００７７】
（２−１）エックス線導波部位を形成する工程
本発明に係るエックス線導波部位は、エックス線を導波させるためのコアと、そのコアにエックス線を閉じ込めるためのクラッドから構成される。
【００７８】
クラッドの形成方法は、（１−４）項に記載のクラッド材料、例えば密度の大きな金属を製膜することによって行われる。この製膜方法としては、スパッタリング、蒸着等の一般的な金属膜の製造方法を用いることができる。
【００７９】
コアの形成方法は、コアに用いる材料によって大きく異なり、それぞれのコア材料の製膜方法として一般的な製造方法を用いることができる。コアの材料としては、（１−４）項に記載のコア材料を用いることができる。具体的な例としては、ポリマー、炭素、四ホウ化炭素、酸化ケイ素、ベリリウム、金属酸化物を挙げることができる。これらの中で、例えば、炭素、四ホウ化炭素、酸化ケイ素、金属酸化物に関しては、スパッタリングによって形成することができる。また、酸化ケイ素、金属酸化物であれば、ゾルゲル法、水熱法等によっても形成することができる。ポリマーであれば、これらの材料を溶媒に溶かし、塗布する手法を用いることができる。
【００８０】
このコアとして、屈折率実部の異なる少なくとも２種以上の物質による周期構造を採用する場合には、その周期構造を製造する一般的な手法を用いて形成することができる。例えば、この周期構造が一般的な多層膜構造であれば、交互スパッタリング等によって形成することが可能であり、この周期構造がメソ構造体膜であれば、ゾルゲル法、水熱法等の方法で形成することが可能である。
【００８１】
このエックス線導波部位の構造としては、代表的には、コアがクラッドによって挟まれた構造が挙げられる。この構造を形成する工程の例としては、クラッドを形成した基板上にコアを形成し、その上にさらにクラッドを形成する工程を挙げることができる。
【００８２】
（２−２）反射エックス線透過領域を形成する工程
反射エックス線透過領域の形成方法は、用いる材料によって大きく異なり、それぞれの材料の製膜方法として一般的な製造方法を用いることができる。反射エックス線透過領域に用いる材料としては、（１−５）項に記載の材料を用いることができる。具体的な例としては、ポリマー、炭素、四ホウ化炭素、酸化ケイ素、金属酸化物を挙げることができる。また、真空や、空気等のガスで満たされた状態も、エックス線透過率の観点から好ましく用いられる。これらの中で、例えば、炭素、四ホウ化炭素、酸化ケイ素、金属酸化物に関しては、スパッタリングによって形成することができる。酸化ケイ素、金属酸化物であれば、ゾルゲル法、水熱法等によっても形成することができる。ポリマーであれば、これらの材料を溶媒に溶かし、塗布する手法を用いることができる。真空や、空気等のガスで満たされた状態であれば、スペーサーを導入し、残存する空間を、真空とする、ガスで満たすことにより形成することができる。
【００８３】
（２−３）反射エックス線出射防止部位を形成する工程
反射エックス線出射防止部位の形成方法は、用いる材料によって大きく異なるが、それぞれの材料の製膜方法として一般的な製造方法を用いることができる。反射エックス線出射防止部位に用いる材料としては、（１−７）項に記載の材料を用いることができる。具体的な材料としては、密度の大きな金属が挙げられる。この製膜方法としては、スパッタリング、蒸着等の一般的な金属膜の製造方法が用いることができる。
【００８４】
反射エックス線出射防止部位は、最終的に、反射エックス線透過領域中に配置される必要がある。これを可能とするために、反射エックス線出射防止部位の形成は、例えば以下の２通りの方法で行われる。
（Ａ）反射エックス線出射防止部位を形成した後に反射エックス線透過領域を形成する方法。
（Ｂ）反射エックス線出射防止部位を形成する前に反射エックス線透過領域を形成する方法。
【００８５】
（Ａ）の場合には、反射エックス線透過領域を形成する前に、後に反射エックス線透過領域中となる領域に反射エックス線出射防止部位を形成する。例えば、まず、エックス線導波部位上に反射エックス線出射防止部位を位置選択的に形成した後に、反射エックス線透過領域を形成する方法がおこなわれる。この位置選択的な形成方法の例としては、マスクを用いての製膜、全面に製膜を行ってからの位置選択的なエッチングを挙げることができる。
【００８６】
（Ｂ）の場合には、反射エックス線出射防止部位を形成する前に反射エックス線透過領域を形成する工程がおこなわれるために、前記反射エックス線透過領域中に反射エックス線出射防止部位を形成する領域を確保することがおこなわれる。この確保の方法の例としては、エックス線透過領域を位置選択的に形成することが挙げられる。この位置選択的な形成方法の例としては、マスクを用いての製膜、全面に製膜を行ってからの位置選択的なエッチングを挙げることができる。また、反射エックス線出射防止部位を形成する前に反射エックス線透過領域を形成した場合には、反射エックス線出射防止部位の形成工程は、（２−４）のエックス線反射部位を形成する工程と同時、または連続的に行われることも好ましく行われる。
【００８７】
（２−４）エックス線反射部位を形成する工程
エックス線反射部位の形成方法は、用いる材料によって大きく異なるが、それぞれの材料の製膜方法として一般的な製造方法を用いることができる。エックス線反射部位に用いる材料としては、（１−６）項に記載の材料を用いることができる。具体的な材料としては、密度の大きな金属が挙げられる。この製膜方法としては、スパッタリング、蒸着等の一般的な金属膜の製造方法が用いることができる。この工程は、（２−３）の反射エックス線出射防止部位を形成する工程と同時、または連続的に行われることも好ましく行われる。
【００８８】
エックス線反射部位が（１−６）項に記載のように、同時に隣接するエックス線導波部位のクラッドとして機能する構成を形成する場合には、このエックス線反射部位兼クラッドを形成した後に、（２−１）項に記載のコア、さらに対向するクラッドを形成する工程がおこなわれてよい。
【実施例】
【００８９】
以下に実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明の方法は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
【００９０】
（実施例１）
本実施例では、本発明のエックス線導波路を特徴づける構成の効果について分類して記述する。
【００９１】
（１−１）反射エックス線透過領域の厚さとエックス線導入回数の関係
図５には、以下の条件の構成を図１の配置としたエックス線導波路に、以下の条件でエックス線を入射した場合のエックス線導入回数の反射エックス線透過領域の厚さ依存性の計算結果を示す。本計算は、図１のエックス線導波路の配置とエックス線の入射角度から幾何学的に導入回数を求めたものである。
【００９２】
（構成：固定条件）
導波路長：１０ｍｍ
エックス線反射部位材料：Ｗ
出射防止部位の材料：Ｗ
出射防止部位の位置：出射末端
出射防止部位の長さ：１００μｍ
（構成：変動条件）
反射エックス線透過領域の厚さ：１から１０００ｎｍ
（エックス線の入射条件）
エックス線の入射角度：０．５度
エックス線のエネルギー：８０４２ｅＶ
【００９３】
図５の縦軸はエックス線の導入回数（Ｎ）、横軸は反射エックス線透過領域の厚さ（Ｔ）を意味する。本発明のエックス線導波路では、従来の共鳴カップリング法では、一度であったエックス線導波路への導入機会を、複数回とすることによって、課題であったエックス線の導入効率を向上させることを特徴とする。図５より、反射エックス線透過領域の厚さを１から１００００ｎｍとすることにより、従来の共鳴カップリング法では、一度であった導波路への導入機会を、複数回とすることができることが確認された。
【００９４】
（１−２）反射エックス線透過領域の材料が導入効率に与える影響
以下の条件の構成を図１の配置としたエックス線導波路に、以下の条件でエックス線を導入した場合のエックス線導入効率の反射エックス線透過領域の材料依存性の計算結果を、従来の（導入機会が１度の）共鳴カップリング法における導入効率を１として示す。本計算結果は、図１のエックス線導波路の配置とエックス線の入射角度、クラッド部位、エックス線反射部位における反射効率、反射エックス線透過領域、エックス線出射防止部位による吸収から算出されたものである。
【００９５】
なお、エックス線導入効率は、一度の全反射の際に導入されるエックス線の光子数／入射されたエックス線の全光子数を意味する。
【００９６】
（構成：固定条件）
導波路長：５ｍｍ
エックス線反射部位材料：Ｗ
出射防止部位材料：Ｗ
出射防止部位の位置：出射末端
出射防止部位の長さ：１００μｍ
エックス線透過部位の厚さ：１０ｎｍ
各導入機会における導入効率：１％
（構成：変動条件）
反射エックス線透過領域の材料：ポリスチレン、炭素、四ホウ化炭素、酸化ケイ素、酸化チタン
（エックス線の入射条件）
エックス線の入射角度：０．４度
エックス線のエネルギー：８０４２ｅＶ
結果を表１に示す。
【００９７】
【表１】
2013050334.tif 000008
【００９８】
表１から、本発明のエックス線導波路は、表１に記載のいずれの反射エックス線透過領域の材料を用いた時でも、従来の導波路と比較して、高い導入効率を与えることが確認された。中でも、より低密度の材料である、ポリスチレン、炭素、四ホウ化炭素、酸化ケイ素を用いた場合には、高い導入効率を与えることが確認された。
【００９９】
（１−３）反射エックス線出射防止部位の位置が導入効率に与える影響
以下の条件の構成を図１の配置としたエックス線導波路に、以下の条件でエックス線を入射した場合のエックス線導入効率の反射エックス線出射防止部位の位置依存性の計算結果を、従来の（導入機会が１度の）共鳴カップリング法における導入効率を１として示す。本計算結果は、図１のエックス線導波路の配置とエックス線の入射角度、クラッド部位、エックス線反射部位における反射効率、エックス線透過部位、エックス線出射防止部位による吸収から算出されたのである。
【０１００】
（構成：固定条件）
導波路長：５ｍｍ
エックス線反射部位材料：Ｗ
出射防止部位材料：Ｗ
出射防止部位の長さ：１００μｍ
エックス線透過部位の厚さ：１０ｎｍ
各導入機会における導入効率：１％
反射エックス線透過領域の材料：ポリスチレン
（構成：変動条件）
出射防止部位位置：導波路の入射側端部から出射防止部位の入射側の端部までの距離（Ｌ）０から４９００μｍ
（エックス線の入射条件）
エックス線の入射角度：０．４度
エックス線のエネルギー：８０４２ｅＶ
その結果を図６に示す。
【０１０１】
図６の縦軸はエックス線導入効率（Ｅ）、横軸はエックス線導波路の入射側端部から反射エックス線出射防止部位の入射側の端部までの距離（Ｌ）を意味する。ここから、反射エックス線出射防止部位の位置は、導波路の入射側端部から出射防止部位の入射側の端部までの距離が５μｍ程度から効果があり、５０μｍ以上で、ほぼ一定に達することが確認された。
【０１０２】
（実施例２）
本実施例では、本発明のエックス線導波路の製造方法、およびその効果について記述する。
【０１０３】
（２−１）
本実施例では、図１で示した構成の導波路について、エックス線導波部位のコアとして、メソ構造体膜を使用したエックス線導波路の製造方法と、導波路特性について説明する。
【０１０４】
（２−１−１）エックス線導波部位を形成する工程
メソ構造体膜のコアをタングステンのクラッドで挟み込んだエックス線導波部位を形成する工程について記載する。
【０１０５】
シリコン基板にエックス線導波部位のクラッドとなるタングステンをスパッタリングによって製膜する。そのタングステン上にメソ構造体膜を形成する。メソ構造体の形成は、（ａ）メソ構造体膜の前駆体溶液の調製と（ｂ）製膜とから構成され、（ｃ）評価を行うことにより、同膜の周期構造が確認される。
【０１０６】
（ａ）メソ構造体膜の前駆体溶液調製
ラメラ構造を持つ酸化ケイ素メソ構造体膜は、ディップコート法で調製される。メソ構造体の前駆体溶液は、エタノール、０．０１Ｍ塩酸、テトラエトキシシランを加え２０分間混合した溶液にブロックポリマーのエタノール溶液を加え、３時間攪拌して調製される。なお、ブロックポリマーは、エチレンオキサイド（２０）プロピレンオキサイド（７０）エチレンオキサイド（２０）：（カッコ内は、各ブロックの繰り返し数））である。混合比（モル比）は、テトラエトキシシラン：１．０、塩酸：０．００１１、エタノール：５．２、ブロックポリマー：０．０２６、エタノール：３．５とする。溶液は、膜厚調整の目的で適宜希釈して使用する。
【０１０７】
（ｂ）メソ構造体膜の製膜
先に調製したタングステンスパッタリング基板に、ディップコートを行う。製膜後、膜は恒温恒湿槽で保持される。
【０１０８】
（ｃ）評価
調製されたメソ構造体膜をブラッグ−ブレンターノ配置のエックス線回折分析を行う。その結果、このメソ構造体膜は，基板面の法線方向に高い秩序性をもち、その面間隔つまり閉じ込め方向における周期が、１０．２４ｎｍであることが確認される。その膜厚はおよそ５００ｎｍである。
【０１０９】
同メソ構造体膜上に、さらに、クラッドとなるタングステンをスパッタリングによって製膜することで、エックス線導波部位を形成する。
【０１１０】
この構成は、コアである多層膜の周期と、それをなす物質の屈折率実部の関係が式（６）を満たしている。そのために、１２４００エレクトロンボルトのエックス線は、コアとクラッドの界面における全反射臨界角（約０．３５°）以下の角度であるブラッグ角０．２８°付近の有効伝搬角度で伝播され、クラッドとコアの界面における全反射によりコアに閉じ込められる。つまり、導波部位に導波モードが励起される。
【０１１１】
この導波モードは、コア中での多重干渉の結果得られる周期共鳴導波モードである。この導波モードの電場強度の極大値の数は多層膜の周期数に一致し、その値は、構造性の非対称性による偏りは見られるがコアの中心付近ほど強くなる。また、この導波モードは損失が小さいので効率の良い導波部位を実現できることになる。
【０１１２】
（２−１−２）反射エックス線透過領域を形成する工程
上記のエックス線導波部位上にカーボンをスパッタリングにより製膜することにより反射エックス線透過領域を形成する。カーボン膜の膜厚は１０ｎｍである。この際、エックス線導波路の出射端１００μｍの領域を、反射エックス線出射防止部位を形成する領域として確保するために、同領域をマスクによって覆うことでカーボンの堆積は防止される。
【０１１３】
（２−１−３）反射エックス線出射防止部位を形成する工程、エックス線反射部位を形成する工程
上記の反射エックス線透過領域上にスパッタリングにより、タングステンの膜を形成することにより反射エックス線出射防止部位と、エックス線反射部位を形成する。タングステンの膜厚は、５０ｎｍである。
【０１１４】
（２−１−４）評価
（２−１−１）から（２−１−３）までの工程を通して調製された本発明のエックス線導波路と、（２−１−１）の工程のみで形成された従来型の導波路との比較を行う。このときのエックス線の入射条件は、以下の通りとする。
エックス線の入射角度：０．２８度
エックス線のエネルギー：１２４００ｅＶ
本発明のエックス線導波路における、共鳴カップリング法でエックス線を導入した時のエックス線の透過率は、従来型の透過率と比較して約２倍の値を示す。このことから、本発明の製造方法によって、導入効率の高い、共鳴カップリングによってエックス線を導入するエックス線導波路を提供できることが示される。
【０１１５】
（２−２）
本項では、図４に示した構成のエックス線導波路について、エックス線導波部位のコアとして、アルミナ―炭素の多層膜を使用したエックス線導波路の製造方法と、導波路特性について記述する。
【０１１６】
（２−２−１）エックス線導波部位を形成する工程
アルミナ−炭素の多層膜のコアをタングステンのクラッドで挟み込んだエックス線導波部位を形成する工程について記載する。
【０１１７】
シリコン基板にエックス線導波部位のクラッドとなるタングステンをスパッタリングによって製膜する。そのタングステン上にアルミナ−炭素の多層膜スパッタリングによって形成する。さらに同多層膜上に、クラッドとなるタングステンをスパッタリングによって製膜することで、エックス線導波部位を形成する。
【０１１８】
（２−２−２）反射エックス線透過領域を形成する工程
上記のエックス線導波部位上に酸化ケイ素をスパッタリングにより製膜することにより反射エックス線透過領域を形成する。酸化ケイ素膜の膜厚は１０ｎｍである。この際、エックス線導波路の出射端１００μｍの領域を、反射エックス線出射防止部位を形成する領域として確保するために、同領域をマスクによって覆うことで酸化ケイ素の堆積は防止される。
【０１１９】
（２−２−３）反射エックス線出射防止部位を形成する工程、エックス線反射部位を形成する工程
上記の反射エックス線透過領域上にスパッタリングにより、タングステンの膜を形成することにより反射エックス線出射防止部位と、エックス線反射部位を形成する。タングステンの膜厚は、たとえば５０ｎｍである。
【０１２０】
（２−２−４）評価
（２−２−１）から（２−２−３）までの工程を通して調製された本発明のエックス線導波路と、（２−２−１）の工程のみで形成された従来型の導波路との比較を行う。このときのエックス線の入射条件は、以下の通りとする。
エックス線の入射角度：０．４度
エックス線のエネルギー：８０４２ｅＶ
本発明のエックス線導波路における、共鳴カップリング法でエックス線を導入した時のエックス線の透過率は、従来型の透過率と比較して約２．５倍の値を示す。ここから、本発明の製造方法によって、導入効率の高い、共鳴カップリングによってエックス線を導入するエックス線導波路を提供できることが示される。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明のエックス線導波路は、エックス線を用いた撮像、露光、分析等におけるエックス線光学系に用いられる部品等に利用することができる。
【符号の説明】
【０１２２】
１０００  エックス線導波部位
１００２  コア
１００４  クラッド
１０１０  入射されるエックス線
１０１５  エックス線の入射角度
１０２０  反射されたエックス線
１０３０  コアに導入されたエックス線
１０３１  コアに導入されたエックス線
１０４０  反射エックス線透過領域
１０５０  エックス線反射部位
１０６０  出射するエックス線
１０７０  反射エックス線出射防止部位
１０９０  導波するエックス線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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